Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng (Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) với đề tài "Nhà ở xã hội LINH TRUNG TOWER" được thực hiện bởi sinh viên Phan Nhật Tin, dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Tổng trong thời gian từ ngày 25/02/2019 đến ngày 11/06/2019. Đề tài xuất phát từ yêu cầu tổng hợp, hệ thống hóa kiến thức chuyên ngành kỹ thuật công trình sau 4 năm đào tạo, rèn luyện kỹ năng giải quyết các bài toán kỹ thuật thực tế trong thiết kế kết cấu công trình cao tầng bê tông cốt thép toàn khối.
Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được xác lập theo các nội dung cụ thể:
- Phần Kiến trúc: Thể hiện và hoàn thiện hồ sơ bản vẽ kiến trúc công trình bằng phần mềm AutoCAD dựa trên tài liệu kiến trúc ban đầu và định hướng của giảng viên hướng dẫn.
- Phần Kết cấu:
- Mô hình, phân tích nội lực, tính toán và thiết kế cốt thép sàn tầng điển hình.
- Mô hình, phân tích nội lực, tính toán và thiết kế cấu kiện cầu thang bộ điển hình.
- Mô hình không gian 3D, phân tích nội lực, kiểm tra các điều kiện sử dụng công trình và thiết kế khung trục (hệ dầm, vách, lõi tầng điển hình).
- Khảo sát, phân tích số liệu địa chất và tải trọng tác dụng xuống móng; lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi, tính toán sức chịu tải cọc, độ lún và thiết kế chi tiết các đài móng điển hình.
- Sản phẩm bàn giao: 01 tập thuyết minh tính toán, 01 tập phụ lục số liệu và tập bản vẽ kỹ thuật khổ A1 hoàn chỉnh.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu chịu lực bê tông cốt thép toàn khối của công trình Nhà ở xã hội Linh Trung Tower (Block A).
- Phạm vi không gian: Công trình xây dựng tại địa chỉ số 158 Đường số 17, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh. Quy mô công trình gồm 14 tầng căn hộ điển hình, 1 tầng hầm, 1 tầng trệt - lầu 1 phục vụ dịch vụ và 1 tầng mái kỹ thuật; chiều cao đỉnh công trình đạt 57,7 m tính từ mặt đất tự nhiên; diện tích khu đất 7.110,2 m²; diện tích xây dựng 1.906 m²; diện tích sàn tầng điển hình 953 m²; tổng diện tích sàn xây dựng 15.495 m².
- Phạm vi thời gian: Đồ án hoàn thành vào tháng 06/2019, sử dụng số liệu khảo sát địa chất và hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành tại thời điểm thực hiện.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán
Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng trong đồ án bao gồm:
- TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCXD 229-1999: Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió theo TCVN 2737-1995.
- TCVN 5574-2012: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 5575-2012: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 9386-2012: Thiết kế công trình chịu động đất.
- TCXD 198-1997: Nhà cao tầng – Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối.
- TCVN 10304-2014: Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 9362-2012: Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình.
Nguyên tắc tính toán kết cấu bê tông cốt thép tuân thủ phương pháp trạng thái giới hạn:
- Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH I): Đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu; không bị phá hoại dưới tác dụng của tải trọng và tác động; không bị mất ổn định về hình dạng và vị trí; không bị phá hoại do mỏi hoặc tác động đồng thời của các yếu tố ngoại lực và môi trường bất lợi.
- Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II): Đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của công trình; kiểm soát khe nứt không mở rộng quá giới hạn cho phép; giới hạn biến dạng (độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động) nằm trong phạm vi tiêu chuẩn.
Thông số vật liệu sử dụng trong thiết kế:
- Bê tông: Cấp độ bền B25 (tương đương M350) có các chỉ tiêu: cường độ chịu nén tính toán $R_b = 14,5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tính toán $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, cường độ chịu nén tiêu chuẩn $R_{b,ser} = 18,5\text{ MPa}$, cường độ chịu kéo tiêu chuẩn $R_{bt,ser} = 1,6\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E_b = 30 \times 10^3\text{ MPa}$, hệ số điều kiện làm việc $\gamma_{b2} = 1,0$.
- Cốt thép:
- Cốt thép đường kính $\Phi < 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm AI: cường độ chịu kéo tính toán $R_s = 225\text{ MPa}$, cường độ chịu cắt của cốt đai $R_{sw} = 175\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E_s = 21 \times 10^4\text{ MPa}$.
- Cốt thép đường kính $\Phi \ge 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm AIII: cường độ chịu kéo tính toán $R_s = 365\text{ MPa}$, môđun đàn hồi $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$.
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ được quy định cụ thể theo cấu kiện:
| STT |
Cấu kiện |
Bề dày lớp bảo vệ (mm) |
| 1 |
Cọc, đài móng |
50 |
| 2 |
Kết cấu tiếp xúc với đất và đổ trên bê tông lót |
45 |
| 3 |
Bản sàn |
15 |
| 4 |
Cấu kiện dầm |
40 |
| 5 |
Bản cầu thang |
20 |
| 6 |
Vách - lõi cứng |
40 |
Phương pháp nghiên cứu và công cụ ứng dụng:
- Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn không gian 3D trên phần mềm ETABS v17.1 để xác định dao động riêng, phân tích nội lực khung dầm - vách - lõi dưới tác dụng của tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió động và phổ phản ứng động đất.
- Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn cục bộ trên phần mềm SAFE 2016 (v16.2) để mô hình hóa bản sàn, phân chia dải strip, kiểm tra biến dạng võng phi tuyến ngắn hạn và dài hạn, kiểm tra nứt và tính toán cốt thép sàn, móng.
- Công cụ hỗ trợ xử lý số liệu và thể hiện bản vẽ: Microsoft Office 2016 (Word, Excel) và AutoCAD 2010.
Thiết kế và phân tích kỹ thuật hệ thống kết cấu
Kích thước sơ bộ cấu kiện
- Bản sàn: Sàn tầng điển hình chọn $h_s = 220\text{ mm}$ (dựa trên nhịp lớn nhất $L_{\max} = 9.850\text{ mm}$), sàn tầng mái chọn $h_s = 180\text{ mm}$.
- Hệ dầm: Dầm khung chính chọn tiết diện $250 \times 400\text{ mm}$, dầm phụ chọn $200 \times 300\text{ mm}$.
- Vách và lõi cứng: Chiều dày chọn $b_w = 250\text{ mm}$, thỏa mãn yêu cầu của TCVN 9386-2012 đối với vách liên tục từ móng lên mái.
Xác định tải trọng tác dụng
- Tĩnh tải hoàn thiện:
- Sàn tầng điển hình: tổng tĩnh tải tính toán $g_{tt} = 1,30\text{ kN/m}^2$ (gồm gạch ceramic $10\text{ mm}$, vữa trát trần $15\text{ mm}$, tải trọng hệ thống kỹ thuật $0,60\text{ kN/m}^2$).
- Sàn khu vệ sinh: tổng tĩnh tải tính toán $g_{tt} = 1,36\text{ kN/m}^2$ (bổ sung vữa lát tạo dốc $50\text{ mm}$ và màng chống thấm $3\text{ mm}$).
- Sàn tầng mái: tổng tĩnh tải tính toán $g_{tt} = 1,52\text{ kN/m}^2$ (lớp gạch chống nóng $10\text{ mm}$, tạo dốc $50\text{ mm}$, chống thấm và vữa trát $20\text{ mm}$).
- Tải trọng tường xây: Tường $100\text{ mm}$ và $200\text{ mm}$ phân bố trực tiếp lên dầm hoặc quy đổi thành tải phân bố đều trên diện tích sàn $q_{pb} = Q_t / S$.
- Hoạt tải sử dụng (TCVN 2737-1995): Khu phòng ngủ, phòng khách, bếp, WC lấy $p_{tt} = 1,95\text{ kN/m}^2$; sảnh thang và hành lang lấy $p_{tt} = 3,60\text{ kN/m}^2$; khu thương mại, sảnh chính, sinh hoạt cộng đồng lấy $p_{tt} = 4,50\text{ kN/m}^2$.
- Tải trọng gió (TCVN 2737-1995 & TCXD 229-1999): Địa điểm xây dựng thuộc Vùng gió II-A ($W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$), dạng địa hình C. Hệ số khí động tổng $c = 1,4$ (đón gió $+0,8$, hút gió $-0,6$), hệ số độ tin cậy $n = 1,2$. Tần số giới hạn $f_L = 1,3\text{ Hz}$. Phân tích động học kết cấu khảo sát 12 mode dao động, trong đó 3 mode đầu tiên có tần số $f < 1,3\text{ Hz}$ được dùng để tính thành phần gió động:
- Mode 1: Chu kỳ $T_1 = 2,367\text{s}$, tần số $f_1 = 0,422\text{ Hz}$ (dao động uốn phương X kết hợp xoắn).
- Mode 2: Chu kỳ $T_2 = 2,425\text{s}$, tần số $f_2 = 0,412\text{ Hz}$ (dao động uốn phương X kết hợp xoắn).
- Mode 3: Chu kỳ $T_3 = 2,477\text{s}$, tần số $f_3 = 0,404\text{ Hz}$ (dao động thuần túy phương Y).
Gió tĩnh gán vào tâm hình học, gió động gán vào tâm khối lượng; mômen xoắn $M_z$ phát sinh do độ lệch tâm giữa tâm khối lượng và tâm hình học được tổ hợp đầy đủ.
- Tải trọng động đất (TCVN 9386-2012): Phân tích theo phương pháp phổ phản ứng dao động (Response Spectrum Analysis). Công trình cấp II ($\gamma_I = 1,0$), gia tốc đỉnh nền $a_{gR} = 0,0843g$, gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,827\text{ m/s}^2$ (cấp động đất VII theo thang MSK-64). Đất nền loại C ($S = 1,15, T_B = 0,2\text{s}, T_C = 0,6\text{s}, T_D = 2,0\text{s}$), hệ số ứng xử $q = 3,9$ ($q_0 = 3,0 \times 1,3 = 3,9; k_w = 1,0$). Khảo sát 7 mode dao động chủ đạo (Mode 1, 2, 4, 5 theo phương X; Mode 3, 6, 9 theo phương Y) đảm bảo tổng khối lượng tham gia dao động đạt trên $90%$.
| Dạng dao động (Mode) |
Phương tác dụng |
Chu kỳ $T$ (s) |
Lực cắt đáy $F_b$ (kN) |
| Modal 1 |
Phương X |
2,305 |
2.218 |
| Modal 2 |
Phương X |
2,248 |
1.999 |
| Modal 4 |
Phương X |
0,767 |
409 |
| Modal 5 |
Phương X |
0,733 |
550 |
| Modal 3 |
Phương Y |
2,130 |
5.076 |
| Modal 6 |
Phương Y |
0,678 |
981 |
| Modal 9 |
Phương Y |
0,387 |
176 |
- Tổ hợp tải trọng: Thiết lập 13 tổ hợp cơ bản và đặc biệt (Comb01 đến Comb13), tổ hợp bao CombENVE, các tổ hợp kiểm tra chuyển vị đỉnh và tổ hợp kiểm tra chuyển vị lệch tầng (hệ số 1,15 cho tải trọng gió).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Tổng quan công trình
Chương này mô tả chi tiết về quy hoạch, công năng và giải pháp kỹ thuật tổng thể của tòa nhà:
- Vị trí và quy mô: Tọa lạc tại số 158 Đường số 17, P. Linh Trung, Q. Thủ Đức, TP.HCM. Công trình gồm 1 tầng hầm (diện tích $1.200\text{ m}^2$ làm bãi đỗ xe), tầng trệt và tầng 1 làm khu dịch vụ thương mại, tầng 2 đến tầng 15 là khu căn hộ ở (mỗi tầng gồm 14 căn diện tích $30\text{ m}^2$ và 8 căn diện tích $35\text{ m}^2$), tầng mái kỹ thuật; tổng chiều cao $57,7\text{ m}$.
- Hệ thống hạ tầng kỹ thuật (MEP):
- Hệ thống điện: Luồn trong ống gen đặt ngầm trong tường và sàn, tủ điện phân phối riêng biệt từng khu vực.
- Cấp thoát nước: Nguồn nước lấy từ mạng lưới thành phố kết hợp bể chứa ngầm và hệ thống bơm tự động cho sinh hoạt và PCCC; nước thải được xử lý qua bể tự hoại trước khi thoát vào cống đô thị.
- Thông gió và chiếu sáng: Tận dụng tối đa cửa sổ và giếng trời thông tầng; bố trí quạt hút mùi khu vệ sinh có ống gen dẫn lên mái; phòng cấp và hút gió cưỡng bức đặt tại tầng hầm; hệ thống điều hòa không khí cục bộ.
- PCCC và thoát hiểm: Bố trí 04 thang máy, 02 thang bộ thoát hiểm có buồng kín; trang bị hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động, bình khí CO₂ dọc hành lang và hệ thống kim thu sét bảo vệ đỉnh mái.
Chương 2. Cơ sở thiết kế
Chương này tập trung xây dựng mô hình tính toán và cơ sở dữ liệu tải trọng:
- Tổng hợp các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu, tải trọng, động đất và nền móng của Việt Nam.
- Thiết lập các thông số cơ lý của bê tông B25 và cốt thép AI, AIII; lựa chọn chiều dày lớp bảo vệ và sơ bộ kích thước tiết diện dầm, sàn, vách.
- Tính toán chi tiết áp lực gió tĩnh theo từng cao độ tầng, xác định các thông số dao động và tính thành phần gió động cho 3 mode dao động đầu tiên.
- Xác định đường phổ thiết kế $S_d(T)$ theo phương ngang và phân phối lực cắt đáy động đất lên từng tầng cho 7 mode dao động hữu hiệu.
- Thiết lập hệ thống tổ hợp tải trọng thiết kế (Comb01 - Comb13) và các tổ hợp kiểm tra chuyển vị.
Chương 3. Thiết kế sàn điển hình
Chương này thực hiện thiết kế chi tiết kết cấu sàn tầng căn hộ điển hình dày $220\text{ mm}$:
- Mô hình hóa bản sàn bằng phần mềm SAFE 2016, phân tích các trường hợp tải trọng tĩnh (DL, SDL, WL) và hoạt tải (LL1, LL2).
- Khai báo các trường hợp tải phi tuyến (SH1, SH2, SH3-1, SH3-2, LT1, LT2, LT3) để tính toán độ võng dài hạn có xét đến hiện tượng nứt và từ biến của bê tông:
$$f = f_1 - f_2 + f_3$$
- Khảo sát trường mômen uốn $M_{11}, M_{22}$ và biểu đồ mômen theo các dải dầm ảo (strip) phương X và phương Y (bao gồm Column strip và Middle strip).
- Kiểm tra điều kiện biến dạng: Độ võng ngắn hạn lớn nhất của sàn ghi nhận $f_{\max} = 14,2\text{ mm}$, nhỏ hơn độ võng giới hạn cho phép $[f_{gh}] = L/350 = 25\text{ mm}$ (ứng với nhịp bản lớn nhất $L = 9,85\text{ m}$).
- Tính toán diện tích cốt thép chịu lực $A_s$ trên từng dải strip và lập bảng lựa chọn đường kính, khoảng cách bố trí cốt thép thỏa mãn hàm lượng cốt thép tối thiểu $\mu_{\min} = 0,14%$.
Chương 4. Thiết kế cầu thang điển hình
Chương này trình bày việc tính toán bản thang bộ 2 vế dạng bản chịu lực:
- Xác định kích thước hình học bản thang, chiều rộng bản chiếu nghỉ, số bậc và độ dốc thang.
- Xác định tĩnh tải các lớp cấu tạo (bậc gạch, vữa lót, bê tông bản thang, vữa trát trần) và hoạt tải sử dụng theo tiêu chuẩn.
- Lập mô hình tính toán nội lực (mômen uốn và lực cắt) cho bản nghiêng và bản chiếu nghỉ; kiểm tra chuyển vị đàn hồi của bản thang.
- Tính toán cốt thép chịu lực trong bản thang và thiết kế dầm chiếu nghỉ (tính cốt thép dọc chịu uốn và cốt đai chịu cắt).
Chương 5. Thiết kế khung
Chương này phân tích tổng thể hệ kết cấu không gian chịu tải trọng ngang và thẳng đứng:
- Kiểm tra các chỉ tiêu sử dụng công trình:
- Kiểm tra gia tốc đỉnh công trình dưới tác dụng của tải trọng gió động.
- Kiểm tra điều kiện ổn định chống lật của toàn bộ công trình.
- Kiểm tra chuyển vị ngang đỉnh công trình và chuyển vị lệch tầng tương đối (Drift) giữa các tầng kế cận theo phương X và phương Y, thỏa mãn giới hạn cho phép của TCVN 9386-2012 và TCXD 198-1997.
- Tính toán thiết kế dầm tầng điển hình: Lập bảng quy đổi tên dầm giữa mô hình ETABS và bản vẽ kỹ thuật; tính toán cốt thép dọc chịu uốn và cốt đai chịu cắt cho dầm điển hình B8; bố trí cốt đai gia cường vùng khớp dẻo ở hai đầu dầm đảm bảo cấu tạo kháng chấn.
- Tính toán thiết kế vách chịu lực: Trình bày phương pháp tính toán nén uốn đồng thời cho vách phẳng bằng cách chia tiết diện vách thành các phân tố biên và phân tố bụng; thực hiện ví dụ tính toán chi tiết và bố trí cốt thép cho vách P1D.
Chương 6. Thiết kế móng
Chương này giải quyết bài toán nền móng công trình dựa trên tài liệu khảo sát địa chất:
- Đánh giá chỉ tiêu cơ lý, chỉ số SPT và phân tầng các lớp đất nền tại vị trí xây dựng.
- Lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi bê tông cốt thép đường kính $D = 800\text{ mm}$.
- Tính toán sức chịu tải của cọc đơn $D800$ theo 4 phương pháp:
- Theo cường độ vật liệu bê tông cốt thép cọc.
- Theo chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền.
- Theo chỉ tiêu cường độ chống cắt của đất nền ($c, \varphi$).
- Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT).
- Xác định độ lún của cọc đơn, lập mặt bằng bố trí cọc và xác định sơ bộ số lượng cọc cho từng đài.
- Thiết kế chi tiết 3 cụm móng điển hình:
- Móng M4 (trục 7-E): Xác định nội lực chân cột, kiểm tra phản lực đầu cọc ($P_{\max} \le 1,2 R_{ct}$, $P_{tb} \le R_{ct}$), kiểm tra ổn định và tính lún khối móng quy ước, kiểm tra điều kiện chống đâm thủng đài cọc và tính cốt thép đài móng.
- Móng M2 (trục 6-B): Kiểm tra phản lực cọc, kiểm tra ứng suất đáy móng quy ước, tính toán độ lún theo lớp phân tố và tính toán cốt thép đài theo hai phương.
- Móng lõi thang máy M1: Tính toán đài móng cụm vách lõi chịu tải trọng đứng và mômen lật lớn; kiểm tra áp lực cọc, xuyên thủng đáy đài và tính thép lưới đài móng.
Kết quả và đóng góp
Kết quả kỹ thuật chính
- Xây dựng hoàn chỉnh mô hình kết cấu không gian 3D của tòa nhà cao 16 tầng (14 tầng căn hộ, 1 hầm, 1 trệt - lầu 1, 1 mái) với chiều cao $57,7\text{ m}$.
- Xác định chính xác các đặc trưng động lực học công trình: Chu kỳ dao động riêng của 3 mode đầu tiên lần lượt là $T_1 = 2,367\text{s}$, $T_2 = 2,425\text{s}$, $T_3 = 2,477\text{s}$.
- Xác định lực cắt đáy do tác động của động đất theo phổ phản ứng: Mode 1 đạt $2.218\text{ kN}$, Mode 2 đạt $1.999\text{ kN}$, Mode 3 đạt $5.076\text{ kN}$, Mode 4 đạt $409\text{ kN}$, Mode 5 đạt $550\text{ kN}$, Mode 6 đạt $981\text{ kN}$, Mode 9 đạt $176\text{ kN}$.
- Kiểm tra độ võng sàn tầng điển hình $h_s = 220\text{ mm}$: độ võng lớn nhất $f_{\max} = 14,2\text{ mm}$ nằm trong giới hạn cho phép $[f_{gh}] = 25\text{ mm}$, đảm bảo điều kiện TTGH II.
- Hoàn thành thiết kế cốt thép cho toàn bộ các cấu kiện được giao: sàn điển hình, thang bộ, dầm B8, vách P1D và các đài móng cọc khoan nhồi D800 (M1, M2, M4).
Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất
- Ứng dụng hệ kết cấu hỗn hợp khung - vách bê tông cốt thép toàn khối, bố trí lõi cứng tại khu vực thang máy nhằm nâng cao độ cứng chống xoắn và giảm thiểu chuyển vị ngang cho công trình cao tầng.
- Lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi $D800$ cắm sâu vào tầng chịu lực tốt để tiếp nhận tải trọng lớn từ hệ vách lõi và cột tầng dưới.
- Áp dụng các yêu cầu cấu tạo kháng chấn theo TCVN 9386-2012 cho các vùng biên vách và vùng khớp dẻo đầu dầm nhằm đảm bảo khả năng tiêu tán năng lượng khi xảy ra động đất cấp VII.
Đóng góp của đồ án
- Hệ thống hóa quy trình tính toán và thiết kế kết cấu nhà cao tầng theo chuỗi liên hoàn: từ phân tích kiến trúc, xử lý số liệu địa chất, mô hình hóa phần tử hữu hạn trên ETABS/SAFE, xác định tải trọng gió động và động đất, đến tính toán cốt thép cấu kiện và móng cọc khoan nhồi theo đúng quy chuẩn xây dựng Việt Nam.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế
- Do giới hạn thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, phần tính toán chi tiết cấu kiện chỉ tập trung vào một số cấu kiện đại diện (sàn tầng điển hình, cầu thang điển hình, dầm B8, vách P1D, móng M1, M2, M4) mà chưa xuất kết quả chi tiết cho toàn bộ các cấu kiện khác trong công trình.
- Phần thuyết minh chưa đi sâu vào biện pháp kỹ thuật thi công tầng hầm (tường vây, hệ giằng chống shoring hoặc hạ mực nước ngầm).
Hướng nghiên cứu tiếp
- Mở rộng tính toán thiết kế chi tiết cho toàn bộ các hệ dầm, cột, vách chuyển và kết cấu tầng hầm.
- Nghiên cứu mô hình hóa công trình bằng công nghệ BIM (Building Information Modeling) và phân tích tương tác phi tuyến giữa đất nền và kết cấu móng (Soil-Structure Interaction - SSI).
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kỹ thuật Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đang thực hiện đồ án môn học Bê tông cốt thép, Đồ án Nhà cao tầng hoặc Đồ án tốt nghiệp kỹ sư.
- Kỹ sư thiết kế kết cấu mới vào nghề cần tham khảo quy trình tính toán tải trọng gió động theo TCXD 229-1999 và tải trọng động đất theo phương pháp phổ phản ứng TCVN 9386-2012.
Các phần có giá trị thực hành cao trong tài liệu:
- Bảng tính toán và quy trình gán tải trọng gió động, mômen lệch tâm vào tâm khối lượng công trình trong ETABS.
- Quy trình mô hình hóa sàn, phân chia strip và thiết lập các trường hợp tải phi tuyến nứt/từ biến để kiểm tra võng dài hạn trong SAFE 2016.
- Bảng so sánh và tổng hợp sức chịu tải cọc khoan nhồi $D800$ theo 4 phương pháp tính toán và các bước kiểm tra móng cọc theo mô hình khối móng quy ước.
Câu hỏi thường gặp
1. Quy mô và công năng kiến trúc của công trình Linh Trung Tower được thiết kế như thế nào?
Công trình gồm 14 tầng căn hộ điển hình, 1 tầng hầm để xe ($1.200\text{ m}^2$), 1 tầng dịch vụ thương mại (trệt - lầu 1) và 1 tầng mái kỹ thuật; tổng chiều cao đạt $57,7\text{ m}$. Diện tích khu đất là $7.110,2\text{ m}^2$, diện tích xây dựng $1.906\text{ m}^2$, diện tích sàn điển hình $953\text{ m}^2$ và tổng diện tích sàn xây dựng là $15.495\text{ m}^2$. Mỗi tầng điển hình bố trí 14 căn hộ diện tích $30\text{ m}^2$ và 8 căn hộ diện tích $35\text{ m}^2$.
2. Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu bê tông và cốt thép sử dụng trong đồ án là gì?
Đồ án sử dụng bê tông cấp độ bền B25 ($R_b = 14,5\text{ MPa}$, $R_{bt} = 1,05\text{ MPa}$, $E_b = 30 \times 10^3\text{ MPa}$). Cốt thép đường kính $\Phi < 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm AI ($R_s = 225\text{ MPa}$, $R_{sw} = 175\text{ MPa}$, $E_s = 21 \times 10^4\text{ MPa}$); cốt thép đường kính $\Phi \ge 10\text{ mm}$ sử dụng nhóm AIII ($R_s = 365\text{ MPa}$, $E_s = 20 \times 10^4\text{ MPa}$).
3. Việc tính toán tải trọng gió động và động đất được thực hiện dựa trên những thông số nào?
Tải trọng gió tính theo vùng áp lực gió II-A ($W_0 = 0,83\text{ kN/m}^2$), địa hình dạng C, tính thành phần gió động cho 3 mode dao động có tần số $f < 1,3\text{ Hz}$. Tải trọng động đất tính theo TCVN 9386-2012 với gia tốc nền thiết kế $a_g = 0,827\text{ m/s}^2$ (công trình cấp II $\gamma_I = 1,0$, gia tốc đỉnh $a_{gR} = 0,0843g$), đất nền loại C ($S = 1,15$), hệ số ứng xử $q = 3,9$, phân tích phổ phản ứng cho 7 dạng dao động chủ đạo (Mode 1, 2, 4, 5 theo phương X; Mode 3, 6, 9 theo phương Y).
4. Kết quả phân tích và kiểm tra biến dạng võng của bản sàn tầng điển hình ra sao?
Bản sàn tầng điển hình dày $220\text{ mm}$ được phân tích trên phần mềm SAFE 2016 có xét nứt và từ biến dài hạn. Với nhịp bản lớn nhất $L = 9,85\text{ m}$, độ võng ngắn hạn lớn nhất đạt $f_{\max} = 14,2\text{ mm}$, thỏa mãn điều kiện độ võng giới hạn theo tiêu chuẩn $[f_{gh}] = L/350 = 25\text{ mm}$.
5. Giải pháp móng được lựa chọn và nội dung tính toán móng trong đồ án gồm những gì?
Tác giả lựa chọn giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 800\text{ mm}$, xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu, chỉ tiêu cơ lý, cường độ đất nền và thí nghiệm SPT. Phần móng đi sâu vào thiết kế 3 móng đại diện: móng M4 (trục 7-E), móng M2 (trục 6-B) và móng lõi thang máy M1; thực hiện đầy đủ các bước kiểm tra phản lực đầu cọc, kiểm tra ổn định và độ lún khối móng quy ước, kiểm tra xuyên thủng và tính cốt thép đài móng.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Nhà ở xã hội LINH TRUNG TOWER" của sinh viên Phan Nhật Tin là một công trình thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh và bài bản cho tòa nhà cao tầng bê tông cốt thép quy mô 16 tầng nổi và 1 tầng hầm tại TP.HCM. Thông qua việc kết hợp hệ thống tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam với các phần mềm chuyên ngành ETABS và SAFE, đồ án đã giải quyết chuẩn xác các bài toán phân tích động lực học công trình, kiểm tra chuyển vị biến dạng và tính toán cốt thép cấu kiện từ phần thân đến phần móng cọc khoan nhồi D800. Toàn bộ các kết quả tính toán đều đáp ứng đầy đủ hai trạng thái giới hạn về an toàn chịu lực và điều kiện sử dụng bình thường, thể hiện năng lực thực hành kỹ thuật vững vàng của tác giả.